PLC在大型光照模拟系统中的应用

一、 概述

随着现代计算机和自动化控制技术的高速发展,自动化控制技术在人们的生活当中越来越重要，逐渐代替了原先人工复杂的操作和控制。这个舞台旋转灯光控制设备是集机电一体化控制为一体的自动化控制的设备。实现灯光可任意角度旋转控制，而且操作简单，易学易懂的自动化控制设备。

二、 功能

灯阵中所有灯具的安装初始角度为30�，每只单灯可以实现±150mm的左右调节，其为灯具出射主光轴与水平方向的夹角。灯阵支架具有整排的角度调节功能，所有的灯具要求同步调节，调节范围为10�-50�，调节精度±0.4�，角度旋转速度约为7�/min。要求角度旋转过程中灯阵机械结构不挡光。控制方式为远程控制。总的控制结构如下：

三、 系统组成

整个系统包括三个部分：驱动部分，机械部分，控制部分。

上位控制器控制11套驱动器，11套驱动器分别驱动11台步进电机 11台步进电机分别带动11台行星减速器，减速器后端各带动1台涡轮蜗杆减速器，每台涡轮蜗杆减速器分别带动一根24米长轴具转动的整体运动形式。见下图所示。

驱动部分：采用1台步进电机 1台行星减速器 1台双输出轴涡轮蜗杆减速器驱动1根24米长轴具的驱动方式，鉴于24米轴具具备过大的加工及安装难度，这里将24米长的轴具分成大致相等的两段，每端分别用涡轮蜗杆减速器的一个输出端驱动。见图1所示。

图1 驱动部分关系图

机械部分：采用1台双输出轴涡轮蜗杆减速器两端各 1个膜片式联轴器 1根6米长空心光轴 1个膜片式联轴器 1根6米长空心光轴的连接方式。整体的一根组合轴具的具体形式如图2所示。

图2 单根驱动端整体结构图

控制部分：采用一组集联PLC控制十套驱动装置的控制方式，同时采用人机界面形式，可以实时控制轴的动作及观察轴的状态。轴的末端装有角度编码器，实时测量轴具转过的角度，在人机界面上显示。总体的控制框架如下面框图3。

图3 控制过程框图    

总结：月球上没有大气的削弱和保温作用，太阳辐射强，昼夜温差大，地球上难以模拟，这个灯阵就是为了模拟月球上太阳照射的平行光，让登月设备提前感受月球上太阳光的温度和亮度，大面积准直光照模拟是检验测量设备性能的关键之一。整个系统效果良好，操作简便，得到用户好评。